Kemény és lágy savak és bázisok elve

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2017. január 17-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 5 szerkesztést igényelnek .

A kemény és lágy savak és bázisok elve (HMCO-elv, Pearson HMCO-elve, eng. HSAB-elmélet ) egy olyan kémia alapelve, amely minőségileg írja le a Lewis-savak és -bázisok hatékony kölcsönhatását. Ezt az elvet Ralph Pearson amerikai szervetlen kémikus javasolta 1963-ban [1] [2] [3] . Ennek az elvnek megfelelően a Lewis-savakat és -bázisokat kemény és lágy savakra osztják, ahol a lágy savak túlnyomórészt lágy bázisokkal, a kemény savak pedig kemény bázisokkal reagálnak [4] .

Az elv lényege

A GIAM-elv a Lewis-savak és bázisok elméletében figyelembe vett kölcsönhatásokra vonatkozik. Ezen elmélet szerint a Lewis B bázis egy elektronpárt adományoz , hogy kovalens kötést hozzon létre az üres pályával rendelkező Lewis A savval . Az ilyen kölcsönhatás hatékonysága a reagáló savak és bázisok kémiai összetételétől és elektronszerkezetétől függ. Ezeket a paramétereket Pearson figyelembe veszi, amikor a savakat és bázisokat lágyra és keményre osztályozza.

Pearson szerint a kemény savak kis méretű, nagy pozitív töltésű, nagy elektronegativitású és alacsony polarizálhatóságú elektronpár-akceptorok . A molekulapálya , amelyre az elektronpár áthalad, alacsony energiájú kemény savakban. Ennek megfelelően a kemény bázisok hasonló tulajdonságú donorok (nagy negatív töltéssel, nagy elektronegativitással és alacsony polarizálhatósággal). A pályájuk, amelyről egy elektronpár távozik, szintén alacsony energiájú. A lágy savak kis pozitív töltésű, nagy méretű, alacsony elektronegativitású és nagy polarizálhatóságú Lewis-savak. A puha alapok ugyanolyan tulajdonságokkal rendelkező Lewis alapok. Mind a lágy savakban, mind a lágy bázisokban a reakcióban részt vevő pályák energiája nagy. Mivel az olyan tulajdonságok, mint a töltés, az elektronegativitás és a polarizálhatóság zökkenőmentesen változnak, számos Lewis-sav és bázis áll a kemény és lágy között [5] .

A sav vagy bázis keménysége túlnyomórészt ionos kötések kialakítására való hajlamát jelenti, a sav vagy bázis lágysága pedig kovalens kötések kialakítására való hajlamát [6] .

Savak és bázisok osztályozása az IMCA [5] [6] elve alapján

Kemény savak	Köztes savak	Lágy savak
H + , Li + , Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Al 3+ , Cr 3+ , Fe 3+ , BF 3 , B(OR) 3 , AlR 3 , AlCl 3 , SO 3 , -RCO + , CO 2 , RSO 2+	Cu 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ , SO 2 , R 3 C + , C 6 H 5 + , NO +	Ag + , Cu + , Hg 2+ , RS + , I + , Br + , Pb 2+ , BH 3 , karbének
Merev alapok	Köztes alapok	Lágy alapok
OH - , RO - , F - , Cl - , RCOO - , NO 3 - , NH 3 , RNH 2 , H 2 O, ROH, SO 4 2- , CO 3 2- , R 2 O, NR 2 - , NH 2 -_	Br - , C 6 H 5 NH 2 , NO 2 - , C 5 H 5 N	RS - , RSH, I - , H - , R 3 C - , alkének , C 6 H 6 , R 3 P , (RO) 3 P, CN -

A három típusra való feltételes felosztás mellett az egyes Lewis-savak és -bázisok sorozatában a keménység vagy lágyság függése is nyomon követhető. Például a periodikus rendszer csoportja mentén fentről lefelé haladva az alapok merevsége csökken [7] :

${\mathsf {F^{-}>Cl^{-}>Br^{-}>I^{-}.))$

Izoelektronikus vegyületek esetén a merevség növekszik, ha balról jobbra haladunk [7] :

${\mathsf {NH_{2}^{-}<OH^{-}<F^{-}.))$

A savak keménysége csökken, ha a csoporton felülről lefelé haladunk [7] :

${\mathsf {Li^{+}>Na^{+}>K^{+};))$

${\mathsf {Zn^{2+}>Cd^{2+}>Hg^{2+}.))$

Alkalmazások a szerves kémiában

A szerves kémiában a HIAM elvét széles körben használják a kémiai reakciók lefolyásának előrejelzésére vagy magyarázatára.

Például a CH 3 COSR tioéter és az RO alkoholát ion közötti reakció ábrázolható a CH 3 CO + (kemény Lewis-sav) acilkation átmeneteként az RS lágy Lewis - bázisról a kemény Lewis-bázisra RO . . A HICA elv szerint egy kemény sav és egy kemény bázis adduktumja stabilabb, így a reakcióban az egyensúly jobbra tolódik el [7] .

A Pearson-elv a két reaktív hellyel rendelkező vegyületek reaktivitásának előrejelzésére is használható, mint például az enolátionok vagy az α,β-telítetlen vegyületek. Ez utóbbiak például hajlamosak a két helyen lévő nukleofilekkel való reakciókra, és a reakció előnyös iránya a nukleofil mint Lewis-bázis merevségétől függ [7] .

Lásd még

Savak és bázisok elméletei

Jegyzetek

↑ Pearson a JACS-ben, 1963 .
↑ Pearson a JCE 1, 1968-ban .
↑ Pearson a JCE 2, 1968-ban .
↑ Chemical Encyclopedia / Szerk. I. L. Knunyants. - M . : Great Russian Encyclopedia, 1992. - T. 2. - S. 145. - ISBN 5-85270-039-8 .
↑ 1 2 Moszkva V. V. A sav és a bázis fogalma a szerves kémiában // Soros Oktatási Lapja. - 1996. - 12. sz . - S. 33-40 .
↑ 1 2 Zolotov Yu. A., Dorokhova E. N., Fadeeva V. I. et al. , Fundamentals of Analytical Chemistry. 1. könyv. Általános kérdések. Elválasztási módszerek / Szerk. Yu. A. Zolotova. - 2. kiadás, átdolgozva. és további - M . : Felsőiskola, 1999. - S. 152-153. — ISBN 5-06-003558-1 .
↑ 1 2 3 4 5 Reutov O. A., Kurts A. L., Butin K. P. Organic chemistry. - 3. kiadás - M . : Binom. Tudáslaboratórium , 2010. - V. 1. - S. 3. fejezet - ISBN 978-5-94774-614-9 .

Irodalom

Eredeti művek

Pearson RG Kemény és lágy savak és bázisok // J. Am. Chem. szoc. - 1963. - 1. évf. 85 , sz. 22 . - P. 3533-3539 . - doi : 10.1021/ja00905a001 .
Pearson RG Kemény és lágy savak és bázisok, HSAB, 1. rész: Alapelvek // J. Chem. Educ. - 1968. - 1. évf. 45 , sz. 9 . - P. 581-586 . doi : 10.1021/ ed045p581 .
Pearson RG Kemény és lágy savak és bázisok, HSAB, II. rész: Alapvető elméletek // J. Chem. Educ. - 1968. - 1. évf. 45 , sz. 10 . - P. 643-648 . doi : 10.1021 / ed045p643 .

Vélemények

Moszkva VV A sav és bázis fogalma a szerves kémiában // Soros Oktatási Folyóirat. - 1996. - 12. sz . - S. 33-40 .